魯陽發(fā)電廠原煤倉下煤不暢的治理

趙世偉，刁潤麗，劉嘉，許飛

（1.中電投平頂山發(fā)電分公司，河南平頂山467312；

2.河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院食品與化工系，河南平頂山467001）

魯陽發(fā)電廠原煤倉下煤不暢的治理

趙世偉1，刁潤麗2，劉嘉1，許飛1

（1.中電投平頂山發(fā)電分公司，河南平頂山467312；

2.河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院食品與化工系，河南平頂山467001）

燃煤發(fā)電廠原煤倉下煤不暢會造成給煤機(jī)斷煤，使鍋爐燃燒情況惡化，甚至滅火。根據(jù)魯陽發(fā)電廠的實際情況，采取了改造原煤倉、加裝旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)、合理使用空氣炮等多項應(yīng)對措施，取得了良好的效果，基本解決了因原煤倉下煤不暢造成的給煤機(jī)頻繁斷煤問題。

原煤倉；給煤機(jī)；下煤不暢；治理

0 引言

燃煤發(fā)電廠鍋爐原煤倉下煤不暢引起給煤機(jī)頻繁斷煤，會使鍋爐降負(fù)荷及運(yùn)行參數(shù)異常波動，增加鍋爐助燃用油量，多臺給煤機(jī)同時斷煤則會使鍋爐燃燒惡化甚至滅火，增加運(yùn)行人員勞動強(qiáng)度，威脅燃煤發(fā)電廠安全生產(chǎn)[1]。

鍋爐原煤倉一般是鋼制內(nèi)襯陶瓷或不銹鋼板，結(jié)構(gòu)主要是圓錐形，也有雙曲線形。為解決原煤倉下煤不暢問題，許多發(fā)電廠在給煤機(jī)處設(shè)專人看守，發(fā)現(xiàn)下煤不暢就用大錘砸、鋼筋捅，長時間這樣操作造成原煤倉壁坑洼不平，原煤倉內(nèi)襯脫落。這種人工捅煤方法、勞動強(qiáng)度大、效率低，工作環(huán)境惡劣，安全系數(shù)低，無法徹底解決原煤倉下煤不暢問題[2]。

魯陽發(fā)電廠2臺機(jī)組投產(chǎn)后，原煤倉下煤不暢問題一直是影響鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的不利因素。原煤倉經(jīng)常蓬煤，給煤機(jī)頻繁斷煤，造成鍋爐助燃油消耗量增大，鍋爐頻繁熄火，安全生產(chǎn)形勢非常嚴(yán)峻。為徹底解決原煤倉下煤不暢問題，在實際運(yùn)行中采取多項應(yīng)對措施，取得了較好效果。

1 設(shè)備概況

中電投魯陽發(fā)電廠2×1 000 MW機(jī)組，采用東方鍋爐廠DG3000/26.15-Π1型鍋爐，設(shè)計煤種和校核煤種均為中高灰、低硫、中發(fā)熱量、高揮發(fā)份平頂山煙煤，采用0號輕柴油作為鍋爐點火和助燃用油。主廠房采用側(cè)煤倉布置形式，每臺鍋爐配置6臺中速磨煤機(jī)，制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式送粉，磨煤機(jī)布置在鍋爐0 m，給煤機(jī)在鍋爐17 m處的運(yùn)轉(zhuǎn)層，從相應(yīng)的原煤倉取煤。

原煤倉上部圓形，下部圓錐形，受空間所限下部錐斗為偏心設(shè)計，材質(zhì)為16 mm的Q235，錐斗靠下部內(nèi)襯不銹鋼板，并設(shè)置有空氣炮，有效容積761 m3，滿足鍋爐額定負(fù)荷燃燒設(shè)計煤種8.7 h的煤量。儲煤系統(tǒng)為1座直徑110 m的全封閉圓形煤場，儲煤量約14×104t，整個輸煤系統(tǒng)采用程序控制、膠帶運(yùn)輸方式，設(shè)計額定出力為1 800 t/h。

2 下煤不暢原因分析

煤的固液雙重特性使其在原煤倉內(nèi)的流動非常復(fù)雜[3]。錐形原煤倉內(nèi)的煤在重力作用下自上向下流動，隨著流通面積減小，擠壓力逐漸變大，原煤顆粒與倉壁、顆粒間的摩擦力呈遞增趨勢，原煤沿倉壁流動的重力分力保持不變，隨著流動的不斷推進(jìn)，原煤倉內(nèi)的等效流動動力越來越小，原煤流動難度增加甚至開始停滯；在原煤水分比較大的情況下，原煤倉內(nèi)的流動就更加困難，停滯時間也延長，這樣容易造成原煤倉下煤不暢而發(fā)生堵塞，常見的原煤倉堵塞形式如圖1所示。

圖1 常見的堵煤情況

發(fā)生原煤倉下煤不暢的主要原因是原煤倉的布置形式以及煤倉的使用不合理。煤自身的特性，如團(tuán)聚性、粘結(jié)性、內(nèi)摩擦力等，則是造成煤倉下煤不暢的內(nèi)在因素。

魯陽發(fā)電廠主廠房采用側(cè)煤倉布置形式，下部錐斗為偏心設(shè)計，煤倉線形不合理，雖然建設(shè)初期考慮到煤倉線形因素在錐斗下部內(nèi)襯不銹鋼板，并設(shè)置數(shù)量較多的空氣炮，但緩解煤倉下煤不暢的效果并不明顯。煤倉下煤不暢和煤種關(guān)系也很大：如焦肥煤、肥煤、氣肥煤粘結(jié)性較強(qiáng)，流動性差，板結(jié)的機(jī)率較大；原煤的粘結(jié)性和塑性與其顆粒度成反比，平均粒度大的煤，自息角小，內(nèi)摩擦角小，流動性好，可塑性小，粘結(jié)力小，下煤比較順暢，不易板結(jié)。原煤水分也是造成煤倉堵煤的重要因素之一，在水分達(dá)6%～14%時，在水分子的親和力作用下，微粒粘結(jié)成團(tuán)，呈現(xiàn)塑性，具有粘結(jié)性，使流動性降低，容易粘倉板結(jié)，造成煤倉堵塞。

現(xiàn)場統(tǒng)計表明：原煤倉80%的堵塞部位發(fā)生在給煤機(jī)落煤口高度1～2 m范圍內(nèi)，有時堵塞位置也會在3 m以上，但堵塞位置在15 m以上的情況非常少。給煤皮帶在卸煤時，原煤倉內(nèi)的煤在水平方向膨脹、豎直方向被壓縮，應(yīng)力呈被動塑性狀態(tài)；隨著原煤倉出口尺寸的減小，壓力不斷增大，原煤顆粒之間及原煤與倉壁之間的摩擦力也逐漸增大，原煤顆粒之間發(fā)生團(tuán)聚，特征尺寸顯著增大，因此下煤不暢堵塞主要發(fā)生在此段[4]。

3 治理對策

3.1 改造原煤倉

1號、2號機(jī)組共設(shè)置12個原煤倉，側(cè)煤倉設(shè)置在2臺鍋爐中間，原煤倉底部下煤錐斗設(shè)計為偏心煤斗，原煤斗倉壁與水平面夾角最小處為63.7°，如圖2所示，輸煤皮帶共3條，A皮帶從右側(cè)給1號爐的煤倉上煤，B皮帶從原煤倉中間給2臺鍋爐上煤，C皮帶從左側(cè)給2號爐的煤倉上煤。

機(jī)組自投產(chǎn)以來，錐斗中上部包括垂直段頻繁出現(xiàn)蓬煤問題。A，C皮帶上其自身位置傾角偏小，煤的流動性差，煤上到一定程度后靠煤的流動才能流到另一側(cè)，這樣容易造成貼壁，進(jìn)而形成支撐結(jié)構(gòu)而蓬煤。偏心煤斗一側(cè)積存大量原煤，使原煤倉有效容積大大減小，頻繁發(fā)生空倉，需要頻繁啟動給煤皮帶上煤，輸煤系統(tǒng)效率大大降低。

經(jīng)過反復(fù)調(diào)研、分析，初步認(rèn)為由于原煤倉為偏心煤倉設(shè)計，倉壁與水平面夾角偏小、煤斗內(nèi)壁不光滑等原因造成原煤倉頻繁蓬煤。因此在檢修期間對原煤倉進(jìn)行改造，如圖3所示，增大倉壁與水平面夾角，減小原煤在倉壁上的垂直分力，將原煤倉標(biāo)高20.805～24.5 m的錐斗進(jìn)行切割改造，采用16 mm厚的304不銹鋼材料，倉壁與水平面夾角由原來的63.7°和73.6°改為68.5°，錐斗上口直徑保持不變。標(biāo)高24.5～30.5 m的錐斗原有結(jié)構(gòu)保持不變，在錐斗內(nèi)壁上襯3 mm厚、單面拋光不銹鋼耐磨內(nèi)襯板，同時拆除給煤機(jī)入口插板門，將其更換為插棍，減少堵煤的可能性[5]。在標(biāo)高22.1 m區(qū)域預(yù)留8個Φ245捅煤孔，圍繞煤斗均勻分布，捅煤孔配有快捷密封門，方便運(yùn)行中清煤。

圖2 原煤倉改造前

圖3 原煤倉改造后

3.2 加裝旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)

在原煤倉落煤口和給煤機(jī)之間加裝旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)，加大原煤倉出口尺寸，同時將旋轉(zhuǎn)清堵裝置下移，縮短其與給煤機(jī)之間直管段長度，防止落煤口堵塞。在清堵機(jī)底部至給煤機(jī)入口法蘭之間直管段上增設(shè)2個平面捅煤孔，并配有快捷密封門，以便人工清理落煤口后及時將其關(guān)閉，防止捅煤口撒煤[6-8]。

旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)將原煤倉下煤倉段由原來的一體倉改為回轉(zhuǎn)倉，安裝在回轉(zhuǎn)倉體壁內(nèi)的破拱清堵葉片與回轉(zhuǎn)倉體構(gòu)成一個相對運(yùn)動的體系?；剞D(zhuǎn)壁式旋轉(zhuǎn)物料倉由3部分組成：上部為固定倉段（上口與原煤倉相連），中部為旋轉(zhuǎn)倉段，下部為固定倉段（與給煤機(jī)入口相連）；旋轉(zhuǎn)倉內(nèi)安裝有清堵刮刀組件，清堵刮刀兩端固定在上下固定倉段上。旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)的旋轉(zhuǎn)倉是堵煤幾率最大的部位，在運(yùn)行過程中，其內(nèi)部的固定清堵刮刀使煤與旋轉(zhuǎn)倉壁之間形成一個全面分離區(qū)，煤在倉壁上無法形成結(jié)拱基礎(chǔ)，就不會出現(xiàn)堵塞。

當(dāng)旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)連續(xù)運(yùn)行時，旋轉(zhuǎn)倉內(nèi)部的原煤呈強(qiáng)迫整體流流動，這種流動會以擴(kuò)散的形式改變旋轉(zhuǎn)倉上部煤的流動狀態(tài)，使原來以中心流流動為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐哉w流流動為主，這樣就防止了上部煤倉內(nèi)部出現(xiàn)流動死區(qū)，極大降低了原煤倉上部堵煤的幾率。

1號、2號鍋爐12臺給煤機(jī)上方均裝設(shè)了旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)，電源引自給煤機(jī)控制箱，斷煤信號取自給煤機(jī)。該設(shè)備可設(shè)置自動位和手動位，自動位接收到斷煤信號即自動啟動旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)運(yùn)行3 min，之后若斷煤信號消失，自動停止，若斷煤信號仍存在，則繼續(xù)運(yùn)行直至斷煤信號消失。手動位可任意啟動，運(yùn)行50 min（該時間可調(diào)）可自動停止。安裝防堵裝置后效果良好，給煤機(jī)入口插板門以上3 m已經(jīng)基本不堵塞，給煤機(jī)斷煤時間減少70%，也降低了處理下煤不暢的勞動強(qiáng)度。

3.3 合理使用空氣炮

每個煤倉設(shè)計有8個空氣炮（工作壓力0.4～0.8 MPa），煤倉上部和下部各4個。

空氣炮的工作介質(zhì)為壓縮空氣，主要部件包括儲氣罐、電磁速關(guān)閥及控制系統(tǒng)等。當(dāng)電磁速關(guān)閥快速打開時，插入原煤倉中的空氣炮瞬時釋放，利用氣體膨脹做功破碎介質(zhì)，高動能空氣直接沖擊倉內(nèi)堵塞部位，使原煤流動性提高，防止原煤倉堵塞?？諝馀诓僮骱唵畏奖?，安全性好，對倉體結(jié)構(gòu)沖擊破壞小，不產(chǎn)生火花，能量利用效率高，節(jié)能效果好。但是單獨依靠空氣炮緩解原煤倉堵煤也有其局限性，對容易搭橋的松散原煤，只有在拱結(jié)位置布置有空氣炮時，才能有效緩解堵塞[9]。

現(xiàn)場使用空氣炮的經(jīng)驗是：發(fā)現(xiàn)原煤倉下煤不暢給煤機(jī)斷煤時，就地迅速啟動空氣炮振打，配合防堵裝置的使用，斷煤時間可基本控制在2 min之內(nèi)，對鍋爐燃燒的影響基本可以忽略，能有效保證鍋爐燃燒穩(wěn)定，大量減少鍋爐助燃用油。就地啟動空氣炮時要注意：

（1）先啟動下層炮，待原煤倉內(nèi)已經(jīng)形成較大的空間時，再啟動上層空氣炮，避免把下部煤層夯實，影響空氣炮實際使用效果。

（2）可以根據(jù)原煤的水分、粘度、比重、粒度以及原煤倉蓬煤位置等實際情況，實施隔層放炮或組合放炮。

（3）應(yīng)避免同時啟動同一層安裝的多個空氣炮，可考慮對角方向同時或間隔啟動，避免瞬間壓力突增，造成原煤倉損壞[10]。

3.4 定期清理落煤口

安裝旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)的部位已基本不再堵煤，但清堵機(jī)與給煤機(jī)之間的直管段落煤管及清堵機(jī)上部區(qū)域存在粘煤貼壁現(xiàn)象，需要定期人工清理，為此制訂了完善的清理落煤口及煤倉定期降煤位措施：

（1）原則上每天前夜班清理2個煤倉，1號、2號爐各1個倉，提前控制燃料上煤量，煤倉空倉后停運(yùn)該磨煤機(jī)，組織人員徹底清理煤倉清堵機(jī)區(qū)域及落煤管。

（2）定期燒空原煤倉，減小煤層壓力，使煤倉內(nèi)原煤流動頻繁不易板結(jié)堵塞，利用停機(jī)檢修機(jī)會人工清理原煤倉內(nèi)貼壁殘煤，保持原煤倉內(nèi)壁光滑，減小煤倉內(nèi)壁摩擦力。

3.5 人工爆破

采用回轉(zhuǎn)壁式防堵物料倉配合定期燒空倉清理落煤口，減少了80%左右的斷煤情況，但由于煤倉設(shè)置在2臺爐中間，原煤倉底部下煤錐斗設(shè)計為偏心煤斗，這一特點使制粉系統(tǒng)在運(yùn)行一定周期后仍會造成原煤倉中上部板結(jié)蓬煤，偏心煤斗尤其容易發(fā)生蓬煤現(xiàn)象，人工破堵很難實現(xiàn)，原煤倉有效容積大打折扣。

現(xiàn)階段定期以人工爆破的方法來解決原煤倉中上部嚴(yán)重的堵煤問題，用冷炸藥對煤倉的堵塞部分進(jìn)行爆破處理，操作由專業(yè)的爆破公司來完成，確保人身及設(shè)備安全。

3.6 加強(qiáng)煤場管理

（1）加強(qiáng)原煤采購管理，從源頭開始治理，盡量采購符合機(jī)組運(yùn)行要求的原煤，控制入廠煤水分含量，避免采購焦肥煤、肥煤、氣肥煤、煤泥等原煤[11]。

（2）加強(qiáng)煤場及輸煤管理，控制入爐煤水分含量，提高輸煤系統(tǒng)除雜物機(jī)、除鐵器及滾軸篩等設(shè)備的可靠性。減少原煤中雜草、編織袋、木棍、鐵塊等雜物進(jìn)入原煤倉；對水分含量大的原煤要在煤場進(jìn)行晾曬或者摻配，控制進(jìn)原煤倉的原煤水分含量。

（3）根據(jù)機(jī)組負(fù)荷及制粉運(yùn)行情況分倉上煤，備用制粉系統(tǒng)維持低煤位，減少原煤在煤倉內(nèi)的儲存時間，降低原煤倉下煤不暢堵煤的機(jī)率。

4 結(jié)語

采取原煤倉改造、加裝旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)等措施后，原煤倉下煤不暢的問題得到了解決。目前魯陽發(fā)電廠2臺鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，給煤機(jī)斷煤問題得到了改善，鍋爐每月助燃油量大大降低，減少了人工清堵工作量和維護(hù)量。

[1]羅鳳梅，柳長海.制粉系統(tǒng)斷煤對機(jī)爐協(xié)調(diào)控制的影響及對策[J].湖北電力，2003，27（5）∶37-39.

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[11]朱全利.鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006.

（本文編輯：徐晗）

Treatment of Bunker Blocking in Luyang Power Plant

ZHAO Shiwei1，DIAO Runli2，LIU Jia1，XU Fei1
（1.CPI Pingdingshan Power Generation Branch,Pindingshan Henan 467312，China；
2.Food and Chemical Engineering Department，Henan Quality and Engineering Vocational College，Pingdingshan Henan 467001，China）

∶In coal-fired power plants，supply cut of coal feeder due to bunker blocking may result in combustion deterioration or even extinguish.According to the practical situation of Luyang Power Plant，several solutions such as coal bunker transformation，equipping rotary blocking cleaner and reasonable adoption of air cannon are adopted and satisfying effect is achieved；frequent supply cut of coal feeder due to bunker blocking is basically handled.

bunker；coal feeder；blocking；treatment

TM223.2

：B

：1007-1881（2016）02-0063-05

2015-07-22

趙世偉（1982），男，助理工程師，從事發(fā)電廠運(yùn)行管理工作。